7.2ad轉(zhuǎn)換器（adc）

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1、7.2A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）7.2.1A/D轉(zhuǎn)換的一般步驟和取樣定理一、模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換過程uI(t)CADC的量化編碼電路dn-1d1d0…u?I(t)S模擬量數(shù)字量量化編碼取樣：把時間連續(xù)變化的信號變換為時間離散的信號。保持：保持取樣信號,使有充分時間將其變?yōu)閿?shù)字信號。取樣保持（S/H—Sample/Hold）二、取樣定理當(dāng)滿足fs≥2fimax時,取樣信號可恢復(fù)原信號。fs—取樣頻率。fimax—信號的最高頻率分量。tOuIfOfs–fimaxfimaxuItO三、量化和編碼量化單位數(shù)字信號最低位L

2、SB所對應(yīng)的模擬信號大小，用?表示（即1）。量化把取樣后的保持信號化為量化單位的整數(shù)倍。量化誤差因模擬電壓不一定能被?整除而引起的誤差。編碼把量化的數(shù)值用二進制代碼表示。劃分量化電平的兩種方法01V1/82/83/84/85/86/87/8000001010011100101110111模擬電平二進制代碼代表的模擬電平0?=01?=1/82?=2/83?=3/84?=4/85?=5/86?=6/87?=7/81V1/153/155/157/159/1511/1513/150000010100111001011

3、101110模擬電平二進制代碼代表的模擬電平0?=01?=2/152?=4/153?=6/154?=8/155?=10/156?=12/157?=14/15最大量化誤差=?=(1/8)V=?/2=(1/15)V7.2.2取樣-保持電路一、電路組成及工作原理當(dāng)uL為高電平：RfChRiuIuOuLTRf=RiT導(dǎo)通，Ch充電至：uO=?uI=uC當(dāng)uL為低電平：T截止，Ch基本不放電。uO保持矛盾：為使Ch充電快，Ri越小越好；為使電路輸入電阻高，Ri越大越好。二、改進電路(LF198)及工作原理R2ChR1u

4、IuOuLu?O300?30k?D1D2S當(dāng)uL=1，S閉合uO=u?O=uI，uC=uI當(dāng)uL=0，S斷開uO保持D1、D2的作用：限制u?O在uI+uD以內(nèi)，起保護作用。62145387uOuIuLChLF198一、基本工作原理電路D/AuI逐次漸近寄存器比較器參考電源時鐘信號MSBLSBMSBLSB并行數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換控制信號10003.2V8V101117V01106V01015V01004V00113V000117.2.3逐次漸近型A/D轉(zhuǎn)換器讀出控制控制邏輯電路逐次漸近寄存器比較器二、轉(zhuǎn)換過程舉例3位

5、D/AQ1S1Rd0?+CPd1d2?≥1Q1S1RFFBFFC≥1???d0d1d2uIuOuCC5位環(huán)行移位寄存器Q1Q2Q3Q4Q5QFFA1S1R???/2輸出偏移Qn+111100100功能RSQn10不用保持置1置0不許CP?12345Q1Q2Q3Q4Q5QAQBQCuI/VuO/Vu?O/VuCd2d1d0000010005.90–0.500001000010043.500000100011065.500000010011176.510000001011065.500000000111065.5

6、01107.2.4雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換思路：模擬輸入uI?t?t控制計數(shù)CP個數(shù)?輸出二進制數(shù)一、電路組成CO＝100…000…101…001…110…010…111…1100…000…1001…101每進行完一次2n進制計數(shù)，定時器置1，S1合向基準(zhǔn)電壓電容C放電S2CS1uI邏輯控制門C定時器n位二進制計數(shù)器&dn–1d0uｏＴCPCP基準(zhǔn)電壓<0二、工作原理uI積分器輸入ＵIuｏ(t)積分器輸出固定時間t1t2??N1ＴCPN2ＴCPt1=N1TCP=2nTCPt2=N2TCP=DTCP=UI/?單

7、位電壓ＵREF&&&&&&7.2.5并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器R/2RRRRRRR/2UREFuI比較器1D1D1D1D1D1D1DCP寄存器d2d1d0編碼器0000000110010010000uI0000001110010011001uI0000011110010101010uI0000111110011101011uI0001111110101101100uI0011111111100101101uI0111111101100101110uI1111111001100101111uI7.2.6A/D轉(zhuǎn)換器

8、的轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度一、轉(zhuǎn)換精度分辨率1.用二進制或十進制位數(shù)表示(設(shè)計參數(shù))LSB變化一個數(shù)碼時，對應(yīng)輸入模擬量的變化量(測量參數(shù))如最大輸出電壓為5V的8位A/D的分辨率為：轉(zhuǎn)換誤差：表示實際輸出與理想輸出數(shù)字量的差別以相對誤差的形式（LSB的倍數(shù)）給出。如：相對誤差不大于（1/2）LSB二、轉(zhuǎn)換速度并聯(lián)比較型>逐次比較型>雙積分型7.2.7幾種A/D轉(zhuǎn)換器的性能比較一、A/D類型：直接A/D反